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Environnement et biosphère > Chapitre 3B - Biofilms > Flashcards

Chapitre 3B - Biofilms Flashcards

1
Q

C’est quoi un biofilm?

A

Communauté de microorganismes entourés d’une matrice extracellulaire autoproduite.

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Q

Qu’entend-t-on par matrice extracellulaire autoproduite?

A

Ce sont les cellules du biofilm elles-mêmes qui la produisent.

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3
Q

Où se forme un biofilm?

A

Aux interfaces, la majorité du temps.
Solide-liquide
Liquide-air

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4
Q

Quelles sont les différences entre les cellules en biofilm vs planctonique?

A

propriétés émergentes, utilisation de nutriments, facteurs de virulence, etc.
10% du génome exprimé de différent

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5
Q

Quelles sont les étapes de développement d’un biofilm?

A
  1. Attachement initial (réversible)
  2. Attachement irréversible
  3. Maturation (microcolonie)
  4. Maturation (macrocolonie)
  5. Dispersion
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6
Q

Quelles sont les caractéristiques de l’attachement initial?

A

Colonisation stochastique (Mouvements aléatoires, Gravité, Courants hydrodynamiques)
OU
Dirigé (rare, mobilité, chimiotaxie)

Forces physico-chimiques transitoires (Électrochimique, VanderWall)

Réversible. Décroche si grande force (ex: courant)

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7
Q

Quelles sont les caractéristiques de l’attachement irréversible? Quand est-il atteint?

A

Atteint lorsque la bactérie peut rester sur la surface même si des forces tentent de l’en empêcher.

Utilisation de nombreux pilis et adhésines

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8
Q

Quelles sont les étapes de la maturation d’un biofilm?

Qu’est-ce qui enclenche cette maturation?

A

Cellule attachée irréversible - reproduction des cellules - microcolonie - biofilm mature (sécrétion de matrice extracellulaire)

Maturation enclenchée par des signaux (intégration) pour lancer la production de matrice.

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9
Q

Quels sont les signaux qui enclenche la maturation du biofilm?

A 
Densité de population (quorum sensing)
Présence d’une surface
Disponibilité du fer ou de l’oxygène
Présence de conditions idéales (ex. polysaccharides de plantes pour les rhizobactéries)
Système à 2 composantes
Intégration de plusieurs signaux
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10
Q

Comment fonctionne le système à 2 composantes?

A

Kinase senseur s’auto-phosphoryle. Transfert du P sur un régulateur de réponse. On active/inactive des gènes.

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11
Q

Quelles sont les composantes de la matrice?

A

Exopolysacc (ubiquitaire)
Protéines (enzyme et structure)
ADN extracellulaire
Lipides et surfactants (variable, pas nécessaire)
Structure cellulaire (pilis, flagelles…)

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12
Q

À quoi sert l’ADN extracellulaire de la matrice et d’où elle provient?

A

ADN génomique (lyse des cellules)
ADN spécifique sécrété par les bactéries

Importance spécifique selon les espèces
Structure

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13
Q

À quoi sert les lipides et surfactants de la matrice?

A

Rend les molécules hydrophobes disponibles.

Surfactant joue un rôle dans la dispersion des cellules.

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14
Q

Pourquoi les bactéries du biofilm se dispersent?

A

Pas le choix, manque de nutriments!

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15
Q

Qu’est-ce qui enclenche la dispersion?

A 
SIGNAUX ENVIRONNMENTAUX
Disponibilité des sources de carbone
Manque d’oxygène
Modification dans la disponibilité en fer
Changement de température

SIGNAUX BACTÉRIENS
Quorum sensing
Autres signaux extracellulaires
Sécrétion d’enzymes et de substances modifiant la matrice du biofilm
Phages (Provoquent la lyse des cellules, donc les autres cellules peuvent se disperser)

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16
Q

Vrai ou Faux

La dispersion est souvent précédée par la mort et la lyse de cellules au centre du biofilm mature.

A

Vrai

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17
Q

Vrai ou Faux

La dispersion peut se faire de façon individuelle ou groupée

A

Vrai

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18
Q

La structure du biofilm varie selon quoi?

A 
La souche 
Les conditions (l'environnement)
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19
Q

Quel est le problème majeur rencontré dans un biofilm et quelles sont les solutions?

A

Distribution des nutriment et de l’O2
Solution: Canaux de circulation dans la matrice
Certains espaces sont vides pour maximiser la surface de contact avec l’extérieur (eau et nutriments)

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20
Q

À quoi sert les serpentins d’un biofilm? Ils varient selon quoi?

A

Permettent la dispersion.

Varient selon les courants et l’environnement

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21
Q

Quelles sont les propriétés de la matrice?

A 
Adsorption 
Partage et rétention des enzymes 
Adhésion et agrégation des m.o. 
Tolérance et résistance 
Source de nutriments
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22
Q

À quoi sert l’adsorption fait par la matrice?

A

Concentrer les molécules de l’enviro

ex: permet d’accumuler des nutriments et ions métalliques

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23
Q

À quoi l’adsorption est avantageux pour les utilisations humaines?

A

Utiliser en détoxification!

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24
Q

À quoi sert le partage et la rétention des enzymes?

A

Biofilm retient les enzymes sécrétées par les bactéries
Donc diminution de l’effet de dilution
Donc permet le partage de biens communs

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25
Q

Que permet l’adhésion et l’agrégation des m.o.?

A

Augmente les interactions
Donc plus de coopération entre les espèces
Donc communauté plus efficace
Parce que la proximité (haute densité) permet un meilleur échange de signaux et de matériel génétique

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26
Q

Le biofilm permet d’être tolérant et résistant à quoi?

A

Sécheresse
Variation de pH
Antibiotiques (Surtout! Structure tolérante!)
Prédation/système immunitaire des hôtes

27
Q

En quoi la matrice est une source de nutriments?

A

Remplie de sucres (polysac)

Donc source de carbone facile à assimiler en temps de carence!

28
Q

Quels sont les gradients dans le biofilm? Comment varie-t-il?

A

En O2 : O2 plus fréquent en surface, favorise l’établissement d’un biofilm mixte selon les besoins en O2

En nutriments: Carences en nutriments dans le fond du biofilm, surtout des cellules dormantes, des spores, des persisters ou des cellules mortes.

De pH: Surtout si bactérie font des sécrétions acides

De quorum sensing: Plus on s’éloigne, moins il y a de AHL

29
Q

Comment on génère un gros biofilm en labo?

A

Sur boite de pétri (solide-air)

Milieu de culture:

  • solide-liquide donc on utilise une plaque 96 puits avec un couvercle avec tige
  • liquide-air donc dans une éprouvette ben normale
30
Q

Comment on fait la quantification de la formation de biofilm de la plaque 96 puits?

A

Méthode du cristal violet

  1. Formation du biofilm dans une plaque (ex. plaque 96 puits)
  2. Vider le milieu et laver
  3. Ajouter une solution de cristal violet et incuber
  4. Laver, puis sécher à l’air
  5. Resuspendre le cristal violet dans l’éthanol
  6. Mesurer la densité optique
31
Q

Comment on interprète les résultats de la méthode du cristal violet?

A

Plus le biofilm était épais, plus il va y avoir de cristal violet attaché et donc plus la DO va être élevé.

32
Q

Comment on génère un petit biofilm (microfluidique) en labo?

A

Miniaturisation du système de culture pour examiner directement la formation du biofilm

33
Q

Quelles sont les avantages de la miniaturisation?

A

-Contrôle et changements des conditions de cultures (pH, température, ajout d’antibio…)
-Contrôle des paramètres: le milieux, la surface, le débit…
-On peut faire des changements et observer les réactions en direct
donc accorde une certaine flexibilité.

34
Q

Pour quelle raison des spores pourraient être présentes sur les dessus d’un biofilm?

A

Parce que le biofilm est sur pétri! Donc les nutriments sont en dessous donc carences sur le dessus!

35
Q

Quelles sont les structures des biofilms composés de plusieurs espèces?

A
  • Microcolonies séparées: les m.o. se nuisent, compétitionnent.
  • Co-agrégation: biofilm homogène
  • Stratification: Coopération métabolique (aérobie/anaérobie) ou compétition (empêche les signaux) donc dominance
36
Q

Quelles sont les caractéristiques/avantages d’un biofilm coopératif?

A
  • Biomasse totale du biofilm plus élevée
  • Protection accrue contre les antibiotiques et les défenses immunitaires de l’hôte et autres stress
  • Coopération métabolique (décomposition accrue de composés organiques et de polluants, …)
37
Q

Quelles sont les caractéristiques/désavantages d’un biofilm compétitif?

A
  • Inhibition de l’adhésion de l’espèce compétitrice
  • Inhibition de la maturation du biofilm de l’espèce compétitrice
  • Stimulation de la dispersion
38
Q

Comment interagissent les mo d’un même biofilm?

A
  • Via quorum sensing

- Interactions métaboliques

39
Q

Où retrouve-t-on les tapis microbiens?

A

Sur des surfaces immergées des environnements difficiles

ex: source d’eau chaude, lac salé

40
Q

Pourquoi les tapis microbiens sont dans les environnements difficiles?

A

Pour se protéger/éviter la pression de broutage des petits animaux (prédation)

41
Q

Nommez des caractéristiques des tapis microbiens.

A
  • Plusieurs mm, voir cm, d’épaisseurs
  • Composés de plusieurs groupes de microorganismes compressés latéralement et extrêmement stratifiés
  • Présence d’une très grande coopération métabolique entre les différents microorganismes. Même qu’ils font tous les cycles biogéochimiques!
42
Q

Donnez des exemples de mo dans les tapis microbiens.

A

Autotrophes (Cyanobactéries)
Hétérotrophes aérobies
Hétérotrophes anaérobiques (réducteurs de soufre)

43
Q

Décrire les interactions métaboliques dans les tapis microbiens composés de SRB, cyanobactéries et SOB.

A

Voir schéma p.23 du ppt.

Pas capable de mettre la maudite image

44
Q

Comment s’appellent les vestiges des tapis microbiens?

A

Stromatolites

45
Q

Pourquoi utiliser les biofilms en bioremédiation plutôt qu’en culture planctonique?

A
  • Grande tolérance aux stress environnementaux
  • Densité cellulaire très élevée (beaucoup d’activités métaboliques sur une petite surface)
  • Diversité et interactions métaboliques
  • Structure physique poreuse traversée par plusieurs canaux (donc plus grande surface de contact)
  • Sécrétion de surfactants (solubilisation de substrats récalcitrants)
46
Q

Les biofilms sont bénéfiques, notamment dans les réacteurs à biofilms à lit en mouvement. À quoi servent-il et comment ça fonctionne?

A

Sert à la dénitrification des eaux usées.
Billes avec canaux qui protègent le biofilm
On bouge les billes, ça augmente le contact avec l’eau, donc meilleure efficacité.

47
Q

Quelles sont les conséquences des biofilms nuisibles?

A
  • Contamine l’eau potable ou l’air

- Nuit à la circulation de l’eau

48
Q

Qu’est-ce qui favorise l’établissement de biofilms dans les usines de produits laitiers?

A
  • Pré-conditionnement des surfaces par les substances présentes dans le lait qui favorisent l’attachement
  • Préférence pour les surfaces avec des craques, crevasses, joints, etc.
49
Q

Quels sont les problèmes en industrie alimentaire causés par les biofilms?

A

Qualité et sécurité des aliments

Dégradation de la machinerie

50
Q

Quelles sont les stratégies de contrôles de la formation de biofilms nuisibles en industrie?

A
  • Avoir le moins possible de bactéries au départ
  • Surface défavorisant l’adhésion
  • Limiter la croissance en limitant les nutriments
  • Design hygiénique: On évite les crevasses, on pense avant de construire!
  • Nettoyage efficace
  • Surveillance des surfaces
51
Q

Comment on fait un nettoyage efficace?

A
  • De façon mécanique périodique
  • Biocide: Désinfection jamais efficace à 100% pcq biofilm résistant
  • Autres: Enzymes qui digèrent la matrice, phages… Sauf que très spécifique, mais plus écologique.
52
Q

Nommez des biofilms nuisibles en médecine.

A

-Cathéters et implants
-Dentaire
-Pulmonaire
…

53
Q

Comment se forment les biofilms dentaires?

A
  1. Salive conditionne la surface de la dent.
  2. Établissement de bactéries commensales (Streptococci et Actinobactéries).
  3. Autres bactéries commensales qui favorisent l’adhésion.
  4. Fusobactéries s’aggrègent avec d’autres patho puis co-agrégation aux bactéries commensales.
  5. Continue encore et encore.
  6. Biofilm est formé.
    Cause la gingivite.
54
Q

Quels sont les gradients dans le biofilm dentaire?

A
  • Gradient d’oxygène

- Les anaérobies font de la fermentation, donc production d’acide, donc gradient de pH

55
Q

Quel est la cause de la déminéralisation de l’émail?

A

La production d’acide

56
Q

Quel mo prédomine dans les biofilms pulmonaires?

A

Pseudomonas aeruginosa

57
Q

Quelle est la caractéristiques majeure d’un biofilm pulmonaire?

A

Il n’est pas attaché à une surface, il se trouve dans le mucus (surtout si fibrose kystique)

58
Q

Comment on sait s’il y a des biofilms dans les poumons?

A

On mesure les AHL dans les sécrétions (crachats). On peut donc savoir si la concentration est assez élevée pour induire la formation d’un biofilm.

On peut aussi regarder au microscope.

59
Q

Quels sont les problèmes des biofilms associées aux implants et aux cathéters?

A
  • Résistance aux antibiotiques
  • Résistance au système immunitaire
  • Libération de fragments dans le système sanguin
  • Ils sont temporaires ou nécessites une réopération
60
Q

Quelles sont les approches thérapeutiques pour contrer les biofilms en contexte médical?

A
  • Modification des surfaces
  • Petits agents chimiques
  • Destruction physique
61
Q

Comment on modifie les surfaces pour contrer les biofilms médicaux?

A
  • Topographie qui défavorise l’attachement des bactéries
  • Modifications chimiques avec des ions bactéricides (Cu, Ag)
  • Surface intelligente: Libère tranquillement des antibios à travers le temps ou à la suite d’un stimulus.
62
Q

Quels petits agents chimiques on peut utiliser pour contrer les biofilms médicaux?

A
  • Enzymes qui dégrade le biofilm
  • Nanoparticules qui ciblent les polysac
  • Liposome liposoluble lié à une capsule d’antibio qui pénètre dans le biofilm.
  • Anticorps
63
Q

Comment on détruit physiquement un biofilm médical?

A
  • Avec un stress physique (ex: jet d’eau)
  • Tension de surface (ex: brosse)
  • Ondes

Environnement et biosphère (8 decks)

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